Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

SpaceX Raptor представляет собой полный поток ступенчатого сжигания , метан -fueled ракетный двигатель , изготовленный SpaceX . Двигатель работает на криогенном жидком метане и жидком кислороде (LOX), а не на керосине RP-1 и LOX, которые использовались в предыдущих ракетных двигателях SpaceX Merlin и Kestrel . Самые ранние концепции Raptor рассматривали жидкий водород ( LH
2
) в качестве топлива, а не метана. [13] Двигатель Raptor имеет более чем в два раза большую тягу, чем двигатель Merlin 1D , на котором установлена ​​современная ракета-носитель Falcon 9 .

Raptor будет использоваться в обоих этапах орбиты двухступенчатое к- , сверхтяжелый подтяжку система Starship [14] Ракета - носитель , [15] , который предназначен для замены всех существующих транспортных средств SpaceX, включая Falcon 9 и Falcon Heavy ракеты-носители и SpaceX Dragon 2 . [16] В рамках Starship, двигатели Raptor , как ожидается , будут использоваться в различных приложениях, в том числе Земля-орбита рынка спутниковой доставки , развертывания значительной части собственного SpaceX в Starlink megaconstellation и разведки и возможной колонизациииз Марса . [17]

Двигатели Raptor начали летные испытания прототипа Starhopper в июле 2019 года и стали первым полнопоточным ракетным двигателем ступенчатого внутреннего сгорания, когда-либо летавшим. [18] По состоянию на январь Raptor также обеспечивает самое высокое давление в камере сгорания, когда-либо достигавшееся работающим ракетным двигателем, 330 бар (33 000 килопаскалей), что превышает рекорд, установленный ракетным двигателем РД-701 при давлении 300 бар. [19] [20]

Описание [ править ]

Схема сгорания рапторного двигателя
Упрощенная схема двигателя Raptor
Полнопоточный ракетный двигатель ступенчатого сгорания

Двигатель Raptor приводится в действие переохлажденным жидким метаном и переохлажденным жидким кислородом с использованием более эффективного цикла ступенчатого сгорания с полным потоком , что является отходом от более простой газогенераторной системы с открытым циклом и пропеллентов LOX / керосина, которые используются в современных двигателях Merlin . [21] В RS-25 , с hydrolox пропеллента также используется поэтапный процесс горения, [22] , как это делают несколько российских ракетных двигателей, в том числе РД-180 [21] и 25,74 МПа (3733 фунтов на квадратный дюйм) давление в камере РД-191. [23]Заявленные проектные размеры двигателя Raptor широко варьировались в течение 2012–2017 гг. По мере продолжения детального проектирования: от высокого целевого значения тяги в вакууме в 8 200 кН (1800 000 фунтов-силы) [24] до более недавнего, гораздо более низкого целевого значения 1900 кН (430 000 фунтов-силы). ). [ необходима цитата ] Ожидается, что в итерации 2017 года работающий двигатель будет иметь вакуум I sp  = 382 с (3750 м / с) и I sp на уровне моря  = 334 с (3280 м / с). [25]

Двигатель Raptor разработан для использования глубоких криогенных металоидных топлив - жидкостей, охлаждаемых почти до точки замерзания , что типично для криогенных ракетных двигателей. [26] Использование переохлажденного пороха увеличивает плотность топлива, чтобы позволить большему количеству пороха в баках; характеристики двигателя также улучшаются за счет переохлажденного топлива. Удельный импульс увеличивается, а риск кавитации на входе в турбонасосы снижается из-за более высокого массового расхода на единицу выработанной мощности. [23] Зажигание двигателя для всех двигателей Raptor, как на колодке, так и в воздухе, будет искровым зажиганием, что устранит пирофорную смесьтриэтилалюминий - триэтилборан (TEA-TEB), используемый для зажигания двигателей на Falcon 9 и Falcon Heavy. [23]

Утверждается, что Raptor способен обеспечить «долгий срок службы ... и более благоприятные условия для турбин». [27] [23] В частности, Raptor использует полнопоточный ступенчатый цикл сгорания, в котором весь окислитель - с низким соотношением топлива - будет приводить в действие насос кислородной турбины, а все топливо - с низким соотношением кислорода - будет работать. приведите в действие турбинный насос для метана. Оба потока - окислитель и топливо - будут полностью смешаны в газовой фазе перед тем, как попасть в камеру сгорания . До 2014 года только два полнопоточных ракетных двигателя ступенчатого сгорания когда-либо были достаточно развиты, чтобы их можно было испытать на испытательных стендах: советский проект РД-270 в 1960-х годах и демонстрационный образец интегрированной силовой установки Aerojet Rocketdyne.в середине 2000-х гг. [28] [23] [29]

Дополнительные характеристики полнопоточной конструкции, предназначенные для дальнейшего повышения производительности или надежности, включают: [29]

  • исключая топливо-окислителя турбины Interseal , которая является потенциальной точкой отказа в более традиционной конструкции двигателя [ необходимы разъяснения ] ;
  • в насосной системе требуется более низкое давление, что увеличивает срок службы и дополнительно снижает риск катастрофического отказа;
  • способность увеличивать давление в камере сгорания, тем самым либо увеличивая общую производительность, либо «за счет использования более холодных газов, обеспечивая такую ​​же производительность, как у стандартного ступенчатого двигателя внутреннего сгорания, но с гораздо меньшей нагрузкой на материалы, что значительно снижает усталость материала или вес [двигателя]» .

SpaceX нацелена на выполнение 1000 полетов Raptor. [30]

Турбонасос и многие критически важные части форсунок для первоначальных испытаний двигателя были по состоянию на 2015 год изготовлены с использованием 3D-печати , что увеличивает скорость разработки и итерационных испытаний. [26] 2016 1 МН (220 000 фунтов е ) тест-стенд двигатель имел 40% (по массе) из его частей , изготовленных посредством 3D печати. [23]

В 2019 году коллекторы двигателя были отлиты из SX300 (аналог Inconel ), который вскоре будет заменен на SX500. [31]

В двигателе Raptor используется большое количество коаксиальных вихревых форсунок [32] для подачи топлива в камеру сгорания, а не в шприц-форсунках, которые использовались на предыдущих ракетных двигателях Merlin, которые SpaceX массово производила для своего семейства ракет-носителей Falcon. [33] Raptor использует «запальники с двойным резервированием». [34]

История [ править ]

Разработка двигателей с 2009 по 2015 годы финансировалась исключительно за счет частных инвестиций SpaceX, а не в результате какого-либо финансирования со стороны правительства США. [27] [35] В январе 2016 года SpaceX действительно договорилась с ВВС США о выделении 33,6 млн долларов США на финансирование министерства обороны для разработки конкретной модели Raptor: прототипа новой верхней ступени двигателя Raptor. для потенциального использования в качестве верхней ступени на Falcon 9 и Falcon Heavy , при этом SpaceX соглашается профинансировать не менее 67,3 миллиона долларов США на тот же проект разработки верхней стадии на основе как минимум 2: 1 частно-государственного финансирования. [36] [37]

Первоначальная концепция [ править ]

Проект усовершенствованного ракетного двигателя под названием Raptor - затем гидролоксового двигателя - впервые был публично обсужден Максом Возоффом из SpaceX на симпозиуме по коммерческим экипажам и грузовым перевозкам Американского института аэронавтики и астронавтики в 2009 году. [38] По состоянию на апрель 2011 года у SpaceX был небольшой проект. количество персонала, работающего над двигателем верхней ступени Raptor, затем еще левым2/ Концепция LOX , с низким уровнем приоритета. [39] Далее упоминание о программе развития произошло в 2011 году [40] В марте 2012 года , новости счета утверждали , что верхней ступени двигателя Raptor программа развития была в стадии реализации, но детали не были публично освобождены. [41]

В октябре 2012 года SpaceX публично объявила о разработке концепции ракетного двигателя, который будет «в несколько раз мощнее двигателей серии Merlin 1 и не будет использовать топливо Merlin RP-1 », но отказалась указать, какое топливо будет использоваться. . [42] Они указали, что подробности о новой ракете SpaceX будут опубликованы в течение «одного-трех лет» и что большой двигатель предназначен для ракеты-носителя следующего поколения, использующей несколько из этих больших двигателей, которые, как ожидается, будут запускать полезную нагрузку. массой порядка от 150 до 200 тонн (от 150 000 до 200 000 кг; от 330 000 до 440 000 фунтов) на низкую околоземную орбиту , что превышает допустимую массу полезной нагрузки системы космического запуска НАСА . [42]

Объявление и разработка компонентов двигателя на метане [ править ]

В ноябре 2012 года Маск объявил о новом направлении силового подразделения SpaceX: разработке ракетных двигателей, работающих на метане . [43] Он также указал, что концепция двигателя под кодовым названием Raptor теперь станет конструкцией на основе метана, [43] и что метан будет предпочтительным топливом для планов SpaceX по колонизации Марса. [29]

Потенциальные источники и поглотители метана (CH 4 ) на Марсе

Из-за наличия подземной воды и углекислого газа в атмосфере Марса метан, простой углеводород , можно легко синтезировать на Марсе с помощью реакции Сабатье . [44] Производство ресурсов на месте на Марсе было исследовано НАСА и признано жизнеспособным для производства кислорода, воды и метана. [45] Согласно исследованию, опубликованному учеными из Колорадской горной школы, использование ресурсов на месте, таких как метан с Марса, делает космические миссии более осуществимыми с технической и экономической точек зрения и обеспечивает возможность повторного использования. [46]

Когда впервые упоминается SpaceX в 2009 году термин «Raptor» был применен исключительно к концепции верхней ступени двигателя [38] -И 2012 заявления указал , что он был тогда еще понятие для верхней ступени двигателя [21] бут в начале 2014 SpaceX подтвердила, что Raptor будет использоваться как на новой второй ступени, так и для большого (тогда номинально диаметром 10 метров) ядра Mars Colonial Transporter [29] (впоследствии, в 2016 году, на обеих ступенях). из системы межпланетного транспорта [47] , а затем, в 2017 году на ракете Big сокола ). [48]

Первые публичные намеки на то, что в SpaceX рассматривается проект поэтапного метанового двигателя, были даны в мае 2011 года, когда SpaceX спросила, заинтересованы ли ВВС в двигателе, работающем на метане, в качестве варианта для конкуренции с основным двигателем, работающим на керосине, который имел был запрошен в запросе на главный двигатель многоразовой бустерной системы с высокой тягой . [29]

Публичная информация, опубликованная в ноябре 2012 года, показала, что SpaceX может иметь в виду семейство ракетных двигателей, предназначенных для Raptor; [49] это было подтверждено SpaceX в октябре 2013 года. [17] Однако в марте 2014 года главный операционный директор SpaceX Гвинн Шотвелл пояснила, что программа разработки нового двигателя сосредоточена исключительно на полноразмерном двигателе Raptor; Малогабаритные двигатели на основе металокса не планировались на пути разработки очень большого двигателя Raptor. [50]

В октябре 2013 года SpaceX объявила, что они будут проводить испытания компонентов двигателя Raptor на метане в Космическом центре Джона К. Стенниса в округе Хэнкок, штат Миссисипи , [51] [52] и что SpaceX добавит оборудование к существующей инфраструктуре испытательного стенда. для поддержки испытаний компонентов двигателя на жидком метане и горячем газообразном метане [23] . [53] В апреле 2014 года SpaceX завершила необходимые обновления и техническое обслуживание испытательного стенда Stennis, чтобы подготовиться к испытаниям компонентов Raptor, [54]и программа испытаний компонентов двигателя началась всерьез, сосредоточив внимание на разработке надежных процедур запуска и останова, что обычно довольно сложно сделать для полнопоточных двигателей с ступенчатым циклом внутреннего сгорания. Тестирование компонентов в Stennis также позволило описать характеристики оборудования и проверить проприетарные аналитические программные модели, разработанные SpaceX для продвижения технологии в этом цикле двигателя, разработка которой на Западе практически не велась. [23]

В октябре 2013 года SpaceX впервые раскрыла номинальную расчетную тягу двигателя Raptor - 2900 кН (661000 фунтов силы) [17], хотя в начале 2014 года они анонсировали двигатель Raptor с большей тягой, а в 2015 году - двигатель с меньшей тягой, которая могла бы лучше оптимизировать тяговооруженность.

В феврале 2014 года Том Мюллер , глава отдела разработки ракетных двигателей в SpaceX, заявил в своем выступлении, что Raptor был разработан для использования на транспортном средстве, где девять двигателей «доставят более 100 тонн груза на Марс» и что ракета будет быть более мощным, чем ранее выпущенные публично, производя более 4 400 кН (1 000 000 фунтов силы). [29] [55] В июньском выступлении Мюллера 2014 года были представлены более конкретные целевые характеристики двигателя, указывающие на тягу на уровне моря 6900 кН (1600000 фунтов силы), тягу в вакууме 8200 кН (1800000 фунтов силы) и удельный импульс ( I sp ). 380 с (3700 м / с) для вакуумной версии. [56] Более ранняя информация оценивала дизайн I sp.в условиях вакуума всего 363 с (3560 м / с). [29] Джефф Торнбург , руководивший разработкой двигателя Raptor на SpaceX 2011–2015 гг., Отметил, что метановые ракетные двигатели имеют более высокие характеристики, чем керосин / RP-1, и более низкие, чем водородные, со значительно меньшим количеством проблем для долгосрочных многозапусков. конструкции двигателей, чем керосин - метан горит чище - и значительно дешевле, чем водород, в сочетании со способностью «жить за счет земли» и производить метан непосредственно из внеземных источников. [57] [58]

Компания SpaceX успешно начала опытно-конструкторские испытания форсунок в 2014 году и завершила полномасштабные испытания полномасштабной горелки предварительного сжигания кислорода в 2015 году. С апреля по август 2015 года было проведено 76 горячих огневых испытаний форсунки, общей продолжительностью около 400 секунд. [35] SpaceX завершила запланированные испытания с использованием средств NASA Stennis в 2014 и 2015 годах. [59]

В январе 2015 года, Элон Маск заявил , что тяга в настоящее время они ориентации составляла около 230 тонн силы (2300 кН; 510000 фунтов ф ), значительно ниже , чем старые заявления упоминали. [60] К августу 2015 года появилось заявление Илона Маска, в котором указывалось, что отношение окислителя к топливу в двигателе на Марсе будет примерно 3,8: 1. [61]

В январе 2016 года ВВС США заключили с SpaceX контракт на разработку на 33,6 миллиона долларов США на разработку прототипа своего многоразового двигателя Raptor, работающего на метане, для использования на верхней ступени ракет- носителей Falcon 9 и Falcon Heavy , для чего требовались двойные: соответствующее финансирование от SpaceX в размере не менее 67,3 миллиона долларов США . Ожидается, что работы по контракту будут завершены в 2018 году, а испытания двигателя будут проведены в Космическом центре НАСА им. Джона К. Стенниса в Миссисипи и на базе ВВС Лос-Анджелеса , Калифорния . [36] [37] [ требуется обновление ]

Разработка и тестирование движка [ править ]

Первый испытательный пуск двигателя разработки Raptor 25 сентября 2016 года в МакГрегоре, штат Техас.
Испытания кислородной горелки Raptor в Космическом центре Стеннис в 2015 году

Первоначальные опытно-конструкторские испытания [35] компонентов метанового двигателя Raptor были проведены в Космическом центре Стеннис в округе Хэнкок, штат Миссисипи , где SpaceX добавила оборудование к существующей инфраструктуре для поддержки испытаний двигателей на жидком метане . [17] [53] Первоначальные испытания были ограничены компонентами двигателя Raptor, так как испытательные стенды 440 кН (100 000 фунтов силы) на комплексе E-2 в Стеннисе были недостаточно большими для испытания всего двигателя Raptor. Разработанный двигатель Raptor, который обсуждался в октябре 2013 года в связи с испытаниями Стенниса, был разработан для создания тяги в вакууме более 2 900 кН (661 000 фунтов силы). [17]Пересмотренная спецификация с более высокой тягой обсуждалась компанией в феврале 2014 года, но было неясно, будет ли эта более высокая тяга достигнута с помощью двигателей первоначальной разработки. [29] Испытания компонентов двигателя Raptor начались в мае 2014 года [54] на испытательном комплексе E-2, который SpaceX модифицировала для поддержки испытаний двигателей на метане . [17] Первыми протестированными элементами были отдельные элементы инжектора Raptor, [62] различные конструкции газовых инжекторов большого объема. [63]Модификации испытательных стендов, сделанные SpaceX, теперь являются частью тестовой инфраструктуры Stennis и доступны другим пользователям испытательного центра после завершения аренды помещения SpaceX. [17] SpaceX успешно завершила «раунд испытаний главного инжектора в конце 2014 года» и «испытание на полной мощности компонента кислородной горелки » для Raptor к июню 2015 года. Испытания продолжались как минимум до сентября 2015 года. [35]

К началу 2016 года SpaceX построила новый стенд для испытаний двигателей на своей территории в МакГрегоре в центральном Техасе, который может выдерживать большую тягу, чем полный двигатель Raptor. [23] [17]

К августу 2016 года первый интегрированный ракетный двигатель Raptor, изготовленный на заводе SpaceX в Хоторне в Калифорнии, был отправлен на испытательный центр ракетных двигателей McGregor в Техасе для опытно-конструкторских испытаний. [64] Двигатель имел тягу 1 МН (220 000 фунтов силы ), что составляет примерно одну треть размера полномасштабного двигателя Raptor, запланированного для летных испытаний в период 2019/2020 гг. Это первый полнопоточный двигатель ступенчатого сгорания, работающий на металоксе, который когда-либо достигал испытательного стенда. [23] Этот двигатель разработки 2016 года имел «степень расширения всего 150, максимально возможную в пределах земной атмосферы» для предотвращения проблем с разделением потоков . [23]26 сентября 2016 года, за день до выступления Маска на Международном авиационном конгрессе, он провел первые 9-секундные огневые испытания.

26 сентября 2016 года Илон Маск опубликовал в Твиттере два изображения первого тестового запуска интегрированного Raptor в испытательном комплексе SpaceX McGregor. [65] [66] В тот же день Маск показал , что их целевая производительность для Raptor был вакуум удельный импульс 382 с (3,750 м / с), с тягой 3 МН (670000 фунтов ф ), давление в камере 300 бар (30 МПа; 4 400 фунтов на кв. дюйм) и степенью расширения 150 для версии, оптимизированной для высоты над уровнем моря. [67] [68] [69] Когда его спросили, составляет ли диаметр сопла такой версии 14 футов (4,3 м), он ответил, что это довольно близко к этому размеру. Он также сообщил, что в нем использовались многоступенчатые турбонасосы. [70] [71]27-го он пояснил, что степень расширения 150 предназначена для разрабатываемой версии, что серийная вакуумная версия будет иметь степень расширения 200. [72] Существенные дополнительные технические детали силовой установки ITS были кратко изложены в опубликованной технической статье о двигателе Raptor. на следующей неделе. [23]

К сентябрю 2017 года разрабатываемый двигатель Raptor - с давлением в камере 200 бар (20 МПа; 2900 фунтов на квадратный дюйм) - прошел 1200 секунд огневых испытаний на наземных испытательных стендах в ходе 42 испытаний основного двигателя, при этом самое продолжительное испытание составило 100 секунд (что ограничено емкостью топливных баков наземных испытаний). По состоянию на сентябрь 2017 года первая версия летательного двигателя предназначена для работы при давлении в камере 250 бар (25 МПа; 3600 фунтов на квадратный дюйм) с намерением повысить его до 300 бар (30 МПа; 4400 фунтов на квадратный дюйм) в более поздние сроки. время. [73]

К сентябрю 2017 года, в 200 бар (20 МПа, 2900 фунтов на квадратный дюйм) к югу от масштаба испытания двигателя, с тягой 1 Мн (220 000 фунтов ф ) и «нового сплава , чтобы помочь его богатой кислородом ТНА сопротивляться окисления, ... было выполнили 1200 секунд стрельбы по 42 испытаниям ". [74] Этот сплав известен как SX500, который используется для содержания горячего кислородного газа в двигателе под давлением до 12000 фунтов на квадратный дюйм. SX500 был создан командой металлургов SpaceX. [75]

В то время как планы по летным испытаниям Raptor постоянно присутствовали в отношении летательных аппаратов нового поколения из композитных материалов с волокном с 2016 года, конкретное транспортное средство не было уточнено до октября 2017 года, когда было указано, что первые суборбитальные испытательные полеты будут проводиться с Big Falcon. Корабль. [76] В ноябре 2016 года планировалось провести первые летные испытания двигателя Raptor на межпланетной транспортной системе не ранее начала 2020-х годов. [23]К июлю 2017 года план был изменен для проведения летных испытаний на гораздо меньшей ракете-носителе и космическом корабле, а новая системная архитектура «немного изменилась» по сравнению с концепцией ITS 2016 года. Ключевым движущим фактором архитектуры 2017 года было чтобы новая система полезна для существенной околоземной орбиты и Cislunar запусков так, чтобы новая система могла бы заплатить за себя , в частности, пути проведения мероприятий экономических полетных в космической зоне околоземной. [77] [15]

В сентябре 2017 года Илон Маск объявил, что начальной летной платформой для любого двигателя Raptor будет некоторая часть ракеты Big Falcon . BFR представляла собой ракету-носитель диаметром 9 м (30 футов). [73] В октябре 2017 года Маск пояснил, что «[первоначальные летные испытания будут проводиться] на полномасштабном корабле диаметром 9 метров, совершающем короткие прыжки на несколько сотен километров в высоту и на горизонтальное расстояние ... [прогнозируется] справедливо. легкость в обращении с транспортным средством, поскольку не требуется тепловой экран, мы можем иметь большой запас топлива и не нуждаться в двигателях Raptor с большой удельной площадью, работающих в глубоком космосе ». [76]

Примечательно, что Маск также объявил, что новая ракета-носитель BFR с двигателем Raptor должна была полностью заменить ракеты-носители Falcon 9 и Falcon Heavy, а также SpaceX Dragon 2 в существующем оперативном парке SpaceX в начале 2020-х годов, первоначально нацелившись на Землю. -орбитальный рынок , но SpaceX явно разрабатывает существенные возможности космических аппаратов для поддержки длительных космических полетов в окололунной и марсианской среде миссий. SpaceX намеревается, что такой подход принесет значительную экономию средств, что поможет компании оправдать затраты на разработку и создание новой конструкции ракеты-носителя.[73] В дополнение к орбитальным космическим полетам, BFR рассматривается для рынка наземных перевозок из пункта в пункт [76] с ~ 30–60-минутными полетами почти в любую точку планеты. [73]

Первая летная версия двигателя Raptor прибыла в МакГрегор, штат Техас, в конце января 2019 года. [78]

3 февраля 2019 года SpaceX провела первое испытание двигателя летной версии. Испытание длилось две секунды с двигателем, работающим на 60% номинальной тяги при давлении в камере 170 бар (17000 кПа). [79] Всего четыре дня спустя испытательный двигатель достиг уровня мощности, необходимого для использования в SpaceX Starship . [80] Двигатель достиг 172 тонн-силы (1,690 кН; 380000 фунтов ф ) тяги с камерным давлением 257 бар (25,7 МПа). Испытание проводилось с использованием теплого пороха с ожиданием увеличения производительности от 10% до 20% при переключении на глубокие криогенные температуры топлива. [81]10 февраля 2019 года Маск объявил в Твиттере, что на испытательном стенде двигатель летной версии достиг давления сгорания в камере 268,9 бар (26,89 МПа). [82] 19 июня 2020 года Маск объявил, что испытания двигателя Raptor достигли ожидаемого давления сгорания в камере 300 бар (30 МПа) на испытательном стенде. [7] [8]

К марту серийный номер 2 (SN2) летной версии двигателя Raptor был доставлен на стартовую площадку SpaceX в Южном Техасе к востоку от Браунсвилля, штат Техас, для тестирования системной интеграции на Starhopper , первом тестовом образце Starship [83], примерно один год с опережением графика. [84] SN2 использовался для двух привязанных интеграционных испытаний летного тестового «хоппера» в начале апреля. К началу июля все серийные номера 3, 4, 5 и 6 были доставлены на испытательный стенд, но первые три имели проблемы различного рода, и SpaceX не проводила никаких летных испытаний испытательного автомобиля Starhopper. По состоянию на 8 июля 2019 года SN6 все еще проходил испытания на наземном испытательном стенде [85].

Первые летные испытания двигателя Raptor прошли 25 июля 2019 года на стартовой площадке SpaceX в Южном Техасе. Что необычно для начальных летных испытаний ракетных двигателей орбитального класса, это был не полный цикл, а всего лишь 22-секундное испытание. SpaceX разрабатывает свою ракету следующего поколения для многоразового использования с самого начала, точно так же, как самолет, и поэтому ей необходимо начинать с узких целей летных испытаний, при этом стремясь успешно посадить ракету, чтобы впоследствии использовать ее в дальнейших испытаниях для расширения полета. конверт . [18]

Еще одно летное испытание двигателя Raptor (вероятно, SN6) произошло 27 августа 2019 года на испытательном полигоне Бока-Чика, штат Техас. Starhopper по оценкам , достиг высоты 150 м (FAA утвержден). Шаг в сторону и идеальная посадка на ближайшую посадочную площадку завершили примерно 1-минутный полет.[86]

4 августа 2020 года один двигатель Raptor (SN27) вывел прототип Starship (SN5) на высоту 150 м (одобрен FAA) на испытательном стенде в Бока-Чика; это был первый полет полноразмерного прототипа звездолета. Двигатель Raptor был установлен вне центра и управлял звездолетом во время взлета, поворота примерно на 100 метров и приземления на вспомогательную площадку. Общее время полета составило около 50 секунд. [87]

В августе 2020 года полигон стенд из Raptor достиг 330 бар (33000 кПа) давление в камере, производя ~ 225 т п (2,210 кН; 500000 фунтов ф ) тяги. [4] Это достижение превзошло двигатель РД-701 и установило новый мировой рекорд самого высокого давления, когда-либо достигнутого в камере сгорания ракетного двигателя. [88] [20] Испытания также показали , что двигатель-разработан , чтобы быть throttleable с самого начала [14] : 3 -может дроссельной заслонки двигателя низвергнешься до 40 процентов от максимальной мощности. Текущее ограничение на дальнейшее снижение тяги - это срыв пламени в горелке раптора. [3]

3 сентября 2020 года Raptor SN29 поднял прототип Starship SN6 на высоту около 150 м (одобрен FAA) на испытательном стенде в Бока-Чика; Как и в случае с Starship SN5, двигатель был установлен вне центра и управлял прототипом в течение всего полета, который длился примерно 45 секунд. В отличие от двигателя Raptor (SN27), установленного на прототипе SN5 Starship, который во время полета пострадал от небольшого пожара, [89] Raptor SN29, похоже, не имел никаких проблем. [90]

9 декабря 2020 года три двигателя Raptor разогнали прототип Starship SN8 примерно на 12,5 км на испытательном стенде в Бока-Чика. В отличие от предыдущих прототипов, три двигателя были размещены в центре машины. Во время этого полета двигатели последовательно выключались каждый до тех пор, пока последний «Раптор» не остановился, что предшествовало маневру флопа. Последний двигатель в этом полете, который отключился, имел время окончательного сгорания примерно 4 минуты 40 секунд.

Версии [ править ]

Двигатель Raptor из металокса для ракет-носителей следующего поколения SpaceX прошел через ряд конструктивных решений, касающихся тяги двигателя, удельного импульса и размеров сопла / вакуумного сопла на уровне моря, в зависимости от концепции конструкции транспортного средства, над которой SpaceX работала в время, и субмасштабные версии двигателей Raptor были также построены для ранних испытаний на наземных испытательных стендах. После 2013 года все концепции конструкции двигателей были выполнены из металогена с использованием цикла полнопоточного ступенчатого сгорания (FFSC). Кроме того, в 2016–2018 годах специально для ВВС США был разработан и испытан нестандартный прототип верхнего металоксового двигателя FFSC Raptor для ракет-носителей Falcon 9 и Falcon Heavy для ВВС США в целях обеспечения готовности США к военному космосу. SpaceX никогда не реализовывала планы по переводу разгонного блока F9 / FH на металоидное топливо.

Ракета-носитель следующего поколения SpaceX [ править ]

В сентябре 2016 года на заседаниях МАК Маск упомянул несколько конструкций двигателей Raptor, которые могут быть использованы в межпланетной транспортной системе к концу десятилетия. Кроме того, для испытаний и валидации нового полнопоточного двигателя ступенчатого сгорания уже был построен двигатель меньшего размера. В то время этот первый двигатель разработки подшкалы Raptor был недавно испытан на наземном испытательном стенде , но только для одного кратковременного срабатывания. [23]

«Двигатель разработки подшкалы Raptor» имел тягу примерно в 1000 кН (220 000 фунтов силы). [23] Чтобы устранить проблемы с разделением потока во время испытаний в атмосфере Земли, коэффициент расширения испытательного сопла был ограничен всего 150. Испытания двигателя начались в сентябре 2016 года на наземном испытательном стенде. Источники разошлись по производительности тестового двигателя. В сообщении в течение двух недель после открытия ракеты-носителя Musk ITS 27 сентября, NASASpaceFlight.com указывало, что двигатель для разработки был лишь на треть меньше любого из нескольких более крупных проектов двигателей, которые обсуждались для более поздних летательных аппаратов. [23]

Что касается летательных аппаратов, Илон Маск обсудил два двигателя: оба с низким коэффициентом расширения (ER40) для первой ступени или ускоритель ITS и с более высокой степенью расширения (200) для получения более высоких характеристик на второй ступени. 42 из этих двигателей ER40 были предусмотрены в проекте верхнего уровня первой ступени с тягой 3050 кН (690 000 фунтов силы) на уровне моря и 3285 кН (738 000 фунтов силы) в вакууме . [23] Кроме того, три двигателя ER40 с коротким соплом на карданном подвесе должны были использоваться для маневрирования второй ступени ITS проекта 2016 года; Ожидается, что эти двигатели будут использоваться для ретропульсивных посадок на Марс (при среднем атмосферном давлениина поверхности Марса 600 Па (0,0060 бар; 0,087 фунта на квадратный дюйм), [91] ). Тогда предполагалось, что двигатель с более высоким КПД для полета в космосе в условиях вакуума будет нацеливаться на удельный импульс в 382 с, используя гораздо большее сопло, обеспечивающее степень расширения 200. [25] Планировалось, что шесть из этих двигателей без кардана будут обеспечивать основная силовая установка для проектов 2016 года межпланетного космического корабля и танкера ITS на околоземной орбите. В соответствии с планом, оба этих транспортных средств должны были играть кратковременную роль второго этапа на запуски на орбиту Земли, а также обеспечить высоко- I зр эффективность по переходу от геоцентрической к гелиоцентрической орбитедля транспортировки к небесным телам, находящимся за пределами околоземной орбиты. Тяга 3500 кН (790 000 фунтов силы) в вакууме - единственные условия, при которых должны были запускаться шесть двигателей ER200. [23]

Год спустя, на совещаниях МАК в сентябре 2017 года, и после года испытаний и итеративной разработки командой силовых установок, Маск сказал, что двигатель Raptor меньшего размера - с чуть более чем вдвое меньшей тягой, чем у предыдущих концептуальных проектов для ITS - будет использоваться на ракете следующего поколения, теперь это ракета-носитель диаметром 9 м (30 футов), которая публично называется Big Falcon Rocket (BFR). С гораздо меньшей ракетой-носителем на каждой ступени будет использоваться меньше двигателей Raptor. Затем планировалось, что BFR будет иметь 31 Raptor на первом этапе и 6 на втором этапе. [92] [23] К середине 2018 года SpaceX публично заявляла, что конструкция двигателя Raptor для полета на уровне моря с выходным диаметром сопла 1,3 м (4,3 фута), как ожидается, будет иметь тягу 1700 кН (380000 фунт-сил) на уровне моря с тяговым усилием I. sp 330 с (3200 м / с) увеличивается до I sp 356 с (3490 м / с) в вакууме. [74] Вакуумная летная версия с выходным диаметром сопла 2,4 м (7,9 фута) должна была приложить 1900 кН (430 000 фунтов силы) с I sp 375 с (3680 м / с). [74] Самые ранние версии летательного двигателя рассчитаны на работу при давлении в камере 250 бар (25000 кПа; 3600 фунтов на квадратный дюйм).; но SpaceX планирует увеличить это значение до 300 бар (30 000 кПа; 4 400 фунтов на кв. дюйм) в более поздних итерациях. [74] Летательный двигатель спроектирован для обеспечения исключительной надежности, чтобы поддерживать уровень безопасности авиакомпаний, требуемый на рынке наземных перевозок из пункта в пункт. [76]

В обновлении BFR, представленном в сентябре 2018 года, Маск показал видео 71-секундного горячего огневого испытания двигателя Raptor и заявил, что «это двигатель Raptor, который будет приводить в действие BFR, как корабль, так и ускоритель; это один и тот же двигатель. ... примерно 200-тонный двигатель, рассчитанный на давление в камере примерно 300 бар ... ... Если бы у вас был его с высокой степенью расширения, он мог бы иметь удельный импульс 380 ». [7]

Raptor Vacuum [ править ]

Как и его аналог, эффективный на уровне моря , двигатель Raptor Vacuum [93] представляет собой двигатель полнопоточного ступенчатого сгорания (FFSC) на основе металокса, но он оптимизирован для более высоких характеристик в условиях вакуума , в первую очередь оптимизирован для максимального удельного импульса с учетом других требований двигателя, таких как возможность повторного использования, надежность и т. д.

В то время как оптимизированный Raptor вакуумный двигатель стремится для I зр из ~ 380 с (3,700 м / с), [94] конструкция 1.0 Raptor ВПТ для поддержки раннего развития Звездолет был сделан более консервативен и проецировании I зр из всего 365–370 с (3 580–3 630 м / с), намеренно снижая характеристики двигателя, чтобы быстрее получить испытательные двигатели. [95] Кроме того, Raptor Vacuum v1 будет иметь сопло двигателя меньшего размера, чтобы избежать разделения потока, когда двигатель работает при атмосферном давлении на уровне моря . [96]Полноценные испытания версии 1 двигателя Raptor Vacuum были завершены в сентябре 2020 года на полигоне SpaceX в МакГрегоре, штат Техас. [93]

Прототип двигателя верхней ступени для Falcon 9 [ править ]

В январе 2016 года ВВС США (USAF) заключили с SpaceX контракт на разработку на 33,6 миллиона долларов США на разработку прототипа своего многоразового двигателя Raptor, работающего на метане, для использования на верхней ступени ракет- носителей Falcon 9 и Falcon Heavy . Контракт требовал от SpaceX двойного финансирования в размере не менее 67,3 миллиона долларов США . [36] [97] Ожидается, что работы по контракту будут завершены не позднее декабря 2018 года, а испытания характеристик двигателя планировалось завершить в Космическом центре НАСА Стеннис в Миссисипи под наблюдением ВВС США.[36] [37] Контракт с ВВС США предусматривал только разработку и постройку единственного прототипа двигателя с серией наземных испытаний, без финансирования проекта ракеты-носителя разгонной части. [36] Вфеврале 2016 годаВВС США работали с Конгрессом США над разработкой новых систем запуска » [98].

В октябре 2017 года ВВС США (USAF) предоставили модификацию на сумму 40,8 миллиона долларов США для разработки прототипа ракетной двигательной установки Raptor для программы Evolved Expendable Launch Vehicle ; работы по этому контракту, как ожидается, будут завершены к апрелю 2018 года. [99]

О двигателе второй ступени ВВС США публиковалось мало технических подробностей, что типично для оборонных контрактов. Однако прототип должен был быть разработан: [36]

  • чтобы служить теоретической цели обслуживания верхнего этапа , который может быть использован на существующих SpaceX Фалькон 9 (7600  кН (1700000 фунтов е ) -классом [100] ) и существующий Falcon Heavy (23000  кН (5200000 фунтов е ) -классом [ 101] ) ракет-носителей первой ступени тяги с уровня моря .
  • с топливом : жидкий метан и жидкий кислород (LOX), [37]
  • с циклом полнопоточного ступенчатого двигателя внутреннего сгорания Raptor , [37]
  • явно быть многоразовым двигателем [37]

Контракт с ВВС США предусматривал только разработку и построение прототипа, который будет продемонстрирован в серии испытаний под контролем ВВС США. Контракт не финансировал проектирование / перепроектирование автомобилей верхней ступени. [36] Ни ВВС, ни SpaceX впоследствии не опубликовали никаких результатов этого контракта с ракетными двигателями, не ориентированными на Starship.

Сравнение с другими двигателями [ править ]

Приложения [ править ]

По состоянию на сентябрь 2016 года двигатель Raptor планировалось использовать в трех космических аппаратах, составляющих две ступени запуска ITS . Первой ступенью всегда будет ракета-носитель ITS, а второй ступенью может быть либо межпланетный космический корабль (для миссий за пределами околоземной орбиты), либо танкер ITS (для операций по перемещению топлива на орбите ближе к Земле).

Был анонсирован проект межпланетного ускорителя SpaceX 2016 с 42 оптимизированными для работы на уровне моря Raptor на первой стадии ITS с общей тягой 128 МН (29 000 000 фунт-сил). Межпланетный космический корабль SpaceX, который составлял вторую стадию запусков ИТС на Земле, также был межпланетным космическим кораблем, доставляющим грузы и пассажиров к пунктам назначения за пределами околоземной орбиты после дозаправки на орбите, - в проекте 2016 года планировалось использовать шесть вакуумных аппаратов. оптимизированные Raptors для основной тяги плюс три Raptor с соплами на уровне моря для маневрирования. [114]

Проект SpaceX после конца 2017 года предназначен для гораздо меньшей ракеты-носителя, 9 метров в диаметре, а не 12 метров для ITS, и теперь известен как Starship . Первая ступень Starship (теперь известная как Super Heavy) должна была иметь 31 хищник, оптимизированный для работы на уровне моря, в первоначальной концепции проекта с общей тягой 48 МН (11 000 000 фунтов силы). Starship будет использовать три оптимизированных для вакуума Raptor в качестве основного двигателя плюс три Raptor на уровне моря для маневрирования и полета в атмосфере. [73] [115] SpaceX в настоящее время строит и тестирует серию Starship и сверхтяжелой ракеты - носителя прототипов на SpaceX South Texas космодром . [116]

См. Также [ править ]

  • BE-4 - аналогичный метановый двигатель от Blue Origin
  • РД-191 - современный российский керосиновый двигатель сопоставимых габаритов.
  • SpaceX Merlin - нынешний ракетный двигатель, работающий на керосине, сделанный SpaceX
  • Ракетные двигатели SpaceX - обзор всех ракетных двигателей производства SpaceX
  • Сравнение орбитальных ракетных двигателей - обзор известных ракетных двигателей

Ссылки [ править ]

  1. ^ @elonmusk (7 мая 2020 г.). «Масса ракетного топлива Starship + Super Heavy составляет 4800 тонн (78% O2 и 22% CH4). Я думаю, мы можем снизить стоимость топлива до ~ 100 долларов за тонну в объеме, то есть ~ 500 тысяч долларов за полет. При высокой скорости полета, вероятно, ниже при примерно 1,5 млн. долл. США с полной нагрузкой на 150 тонн на орбиту или ~ 10 долл. США / кг » (твит) - через Twitter .
  2. ^ "SpaceX Starship Super Heavy and Raptor Engine Evolution, Starship SN-6 Hop, Starlink, SAOCOM 1B" на YouTube "Также было упомянуто, что с этого момента в качестве топлива для этого предназначалось 78% жидкого кислорода и 22% жидкого метана. . "
  3. ^ a b c @elonmusk (17 августа 2020 г.). «Макс продемонстрировал, что тяга Raptor составляет ~ 225 тонн, а минимальная - ~ 90 тонн, так что на самом деле они очень похожи. И Merlin, и Raptor могут значительно снизить тягу с дополнительной сложностью конструкции» (твит) - через Twitter .
  4. ^ a b c @elonmusk (17 августа 2020 г.). «Двигатель Raptor только что достиг давления в камере 330 бар, не взорвавшись! ... SN40 ... имеет несколько улучшений, превышающих 330 бар. Для справки, 330 бар на Raptor производит ~ 225 тонн (полмиллиона фунтов) силы» (Tweet) - через Twitter .
  5. ^ a b Майкл Шитц в Твиттере: Маск подробно объясняет потенциальные возможности ракетного двигателя SpaceX Raptor (который будет приводить в действие Starship), заявив, что компания считает, что Raptor может достичь удельной тяги 200.
  6. ^ a b c Илон Маск в Твиттере: Версия Raptor с максимальной тягой должна достичь истинного значения T / W> 170. Цель - 1,5-тонный двигатель с мощностью> 260 тФ. Версия Max Isp должна достигать ~ 380 секунд, но T / W, вероятно, <120 из-за большого сопла. Это пока только предположения.
  7. ^ a b c d e Маск, Илон (17 сентября 2018 г.). «Первая лунная миссия BFR» . YouTube . Событие происходит в 45:30. И это двигатель Raptor, который будет приводить в действие BFR как корабль, так и ускоритель, это один и тот же двигатель. И это примерно 200-тонный двигатель, рассчитанный на давление в камере примерно 300 бар или 300 атмосфер. И если он у вас с высокой степенью расширения, он может иметь удельный импульс 380.
  8. ^ a b Илон Маск в Твиттере: Достижение давления в камере 300 атмосфер
  9. ^ При тяге2,2МН и удельном импульсе350с
  10. ^ a b Соотношение смеси 78% O 2 , 22% CH 4
  11. ^ https://www.spacex.com/starship
  12. Маск, Илон (29 сентября 2017 г.). «Делаем жизнь многопланетной» . youtube.com . SpaceX . Проверено 29 сентября 2017 года .
  13. ^ Markusic, Том (28 июля 2010). SpaceX Propulsion (PDF) . 46-я конференция по совместным двигательным установкам AIAA / ASME / SAE / ASEE. С. 12–15 . Проверено 28 октября 2015 года .
  14. ^ a b «Руководство пользователя Starship, редакция 1.0, март 2020 г.» (PDF) . SpaceX / файлы . SpaceX . Март 2020. Архивировано из оригинала (PDF) от 2 апреля 2020 года . Дата обращения 18 мая 2020 . Система SpaceX Starship представляет собой полностью многоразовую транспортную систему, предназначенную для обслуживания нужд околоземной орбиты, а также миссий на Луну и Марс. Это двухступенчатое транспортное средство, состоящее из сверхтяжелой ракеты (ракеты-носителя) и звездолета (космического корабля).
  15. ^ a b Груш, Лорен (28 сентября 2017 г.). «Чего ожидать от обновления колонизации Марса Илона Маска на этой неделе» . Грань .
  16. Рианна Гебхардт, Крис (29 сентября 2017 г.). «Луна, Марс и вокруг Земли - Маск обновляет архитектуру и планы BFR» . NASASpaceflight.com . Архивировано 1 октября 2017 года . Проверено 2 октября 2017 года .Несколько лет назад Маск заявил, что цель BFR - сделать ракеты Falcon 9 и Falcon Heavy и их экипаж / беспилотные космические корабли Dragon ненужными, что позволит компании переместить все ресурсы. и выделение средств с этих автомобилей на BFR. Создание резервных Falcon 9, Falcon Heavy и Dragon также позволит BFR выполнять те же миссии по развертыванию спутников на низкой околоземной орбите (LEO) и Beyond LEO, что и Falcon 9 и Falcon Heavy - только в более экономичном масштабе, поскольку несколько спутников могут запускаться одновременно и на одной и той же ракете благодаря огромным размерам BFR.
  17. ^ a b c d e f g h Леоне, Дэн (25 октября 2013 г.). «SpaceX может начать испытания двигателя, работающего на метане, на Стеннисе в следующем году» . Космические новости . Проверено 26 октября 2013 года .
  18. ^ a b Бургхардт, Томас (25 июля 2019 г.). «Стархоппер успешно дирижирует дебютным Boca Chica Hop» . NASASpaceFlight.com . Проверено 26 июля 2019 года .
  19. ^ Ральф, Эрик. «Новости SpaceX побили мировой рекорд ракетного двигателя во время испытаний Raptor» . Тесларати . Проверено 19 августа 2020 .
  20. ^ a b Тангерманн, Виктор. «SpaceX тестирует ракетный двигатель с самым высоким давлением в истории» . Футуризм . Проверено 19 августа 2020 .
  21. ^ a b c Тодд, Дэвид (22 ноября 2012 г.). «Марсианская ракета SpaceX будет работать на метановом топливе» . Flightglobal . Проверено 5 декабря 2012 года . Маск сказал, что в качестве топлива для SpaceX будут выбраны Lox и метан в миссии на Марс, что уже давно является его заявленной целью. Первоначальная работа SpaceX будет заключаться в создании ракеты Lox / метана для будущей верхней ступени под кодовым названием Raptor. Конструкция этого двигателя будет отходом от системы газогенератора «открытого цикла», которую использует текущая серия двигателей Merlin 1. Вместо этого новый ракетный двигатель будет использовать гораздо более эффективный цикл «ступенчатого сгорания», который используют многие российские ракетные двигатели.
  22. ^ "Главные двигатели космического челнока" . НАСА . Проверено 6 марта 2013 года .
  23. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s Беллуссио, Алехандро Г. (3 октября 2016 г.). «ЕГО Движение - Эволюция двигателя SpaceX Raptor» . NASASpaceFlight.com . Проверено 3 октября +2016 .
  24. Бергин, Крис (29 августа 2014 г.). «Битва ракет-тяжеловесов - SLS может столкнуться с соперником класса Exploration» . NASAspaceflight.com . Проверено 30 августа 2014 .
  25. ^ a b Маск, Илон (27 сентября 2016 г.). «Объявление SpaceX IAC 2016» (PDF) . Презентация Марса . SpaceX. Архивировано из оригинального (PDF) 28 сентября 2016 года . Проверено 27 сентября 2016 года .
  26. ^ a b Илон Маск, Майк Суффрадини (7 июля 2015 г.). Илон Маск комментирует взрыв Falcon 9 - Huge Blow для SpaceX (видео). Событие происходит в 39: 25–40: 45. Архивировано из оригинального 6 -го сентября 2015 года . Проверено 30 декабря 2015 года .
  27. ^ a b Шотвелл, Гвинн (17 марта 2015 г.). «Заявление Гвинн Шотвелл, президента и главного операционного директора, Space Exploration Technologies Corp. (SpaceX)» (PDF) . Свидетельские показания в Конгрессе . Палата представителей США, Подкомитет по стратегическим силам Комитета по вооруженным силам. С. 14–15 . Проверено 11 января +2016 . SpaceX уже приступила к самостоятельной разработке и тестированию нашего двигателя Raptor следующего поколения. ... Разработка Raptor ... не потребует внешних средств на разработку, связанных с этим двигателем.
  28. Нарди, Том (13 февраля 2019 г.). «Невозможная технология, лежащая в основе нового двигателя SpaceX» . Hackaday .
  29. ^ a b c d e f g h Беллуссио, Алехандро Г. (7 марта 2014 г.). «SpaceX продвигает двигатель для марсианской ракеты с помощью мощности Raptor» . NASAspaceflight.com . Проверено 7 марта 2014 года .
  30. ^ "Дикая физика супер-ракеты Илона Маска, пожирающей метан" . 31 июля 2019.
  31. ^ Детали двигателя SpaceX Casting Raptor из сплавов Supersteel, февраль 2019 г.
  32. ^ Характеристики газоцентрированного вихревого коаксиального инжектора с возбуждением потока жидкости , AIAA, 25 февраля 2019 г., по состоянию на 8 июня 2019 г.
  33. ^ @elonmusk (26 мая 2019 г.). «Raptor использует большое количество коаксиальных вихревых форсунок, которые, как мы полагаем, обеспечивают наивысшую теоретическую эффективность смешивания / сгорания» (твит) - через Twitter .
  34. Ральф, Эрик (27 августа 2019 г.). «SpaceX очищает последний полет Starhopper с двигателем Raptor, пока Илон Маск говорит о« привередливых »воспламенителях» . Тесларати . Проверено 27 августа 2019 . Raptor использует эти свечи зажигания для зажигания источников воспламенения [формируя] полностью включенные паяльные горелки ... - вероятно, миниатюрные ракетные двигатели, использующие то же топливо метана и кислорода, что и Raptor, - затем воспламеняет предварительные горелки метана и кислорода двигателя перед окончательным воспламенением смеси. газы высокого давления в камере сгорания.
  35. ^ a b c d "Партнерство NASA-SpaceX в области тестирования становится крепким" (PDF) . Лагниаппе, Космический центр Джона К. Стенниса . НАСА. Сентябрь 2015 . Проверено 10 января +2016 . этот проект является строго частной отраслевой разработкой для коммерческого использования
  36. ^ a b c d e f g "Контракты: ВВС" . Министерство обороны США (пресс-релиз). 13 января 2016 . Проверено 15 января +2016 .
  37. ^ a b c d e f Грусс, Майк (13 января 2016 г.). "Орбитальный АТК, SpaceX выиграли контракты на движение ВВС" . SpaceNews . Проверено 15 января +2016 .
  38. ^ a b «Долгосрочные планы космических аппаратов SpaceX» . HobbySpace.com. 7 июля 2009 года Архивировано из оригинала 14 февраля 2010 года . Проверено 13 июля 2009 года .
  39. ^ «Примечания: Space Access'11: Четверг - Дневное заседание - Часть 2: SpaceX» . Новости RLV и космического транспорта . 7 апреля 2011 года Архивировано из оригинала 20 марта 2012 года . Проверено 8 апреля 2011 года .
  40. ^ "Двигатель SpaceX Raptor LH2 / LOX" . Новости RLV и космического транспорта . 8 августа 2011 года Архивировано из оригинала 2 ноября 2011 года . Проверено 9 августа 2011 года .
  41. Розенберг, Зак (16 марта 2012 г.). «SpaceX готовит модернизированные двигатели» . Flightglobal . Проверено 17 марта 2012 года . SpaceX находится среди множества амбициозных программ по разработке двигателей, включая Merlin 2, значительную модификацию серии Merlin 1 и двигатель верхней ступени Raptor. Детали обоих проектов держатся в секрете.
  42. ^ a b Розенберг, Зак (15 октября 2012 г.). «SpaceX нацеливается на новую массивную ракету» . Flightglobal . Проверено 17 октября 2012 года .
  43. ^ a b Тодд, Дэвид (20 ноября 2012 г.). «Маск делает ставку на многоразовые ракеты, сжигающие метан, как шаг к колонизации Марса» . FlightGlobal Hyperbola . Архивировано из оригинального 11 июня 2016 года . Проверено 4 ноября 2015 года . «Мы собираемся делать метан». Маск объявил, описывая свои планы на будущее в отношении многоразовых ракет-носителей, в том числе предназначенных для доставки астронавтов на Марс в течение 15 лет: «Энергетическая стоимость метана самая низкая, и он имеет небольшое преимущество I sp (удельный импульс) по сравнению с керосином», - сказал Маск. Маск добавил: «И у него нет того занудного фактора, который есть у водорода».
  44. ^ Графические процессоры на Марс: полномасштабное моделирование ракетного двигателя Марса SpaceX . YouTube . 5 мая 2015 . Дата обращения 4 июня 2015 .
  45. ^ mmooney (8 ноября 2015 г.). «Использование ресурсов на месте - Атмосфера Марса / Химическая обработка газа» . НАСА SBIR / STTR . НАСА . Дата обращения 2 июня 2015 .
  46. ^ "Сравнительное исследование основанных на ISRU транспортных архитектур для Луны и Марса: LOX / LH2 против LOX / метана" (PDF) . Лунно-планетный институт . Дата обращения 2 июня 2015 .
  47. ^ Фауст, Джефф (27 сентября 2016). «Марсианские планы SpaceX требуют создания массивной многоразовой ракеты с 42 двигателями» . SpaceNews . Проверено 7 апреля 2018 года . Маск заявил, что, возможно, первый космический корабль будет готов к испытаниям через четыре года ... «Мы как бы намеренно не уверены в сроках, - сказал он. «Мы собираемся попытаться добиться максимального прогресса при очень ограниченном бюджете».
  48. ^ Фауст, Джефф (15 октября 2017). «Маск предлагает более подробную техническую информацию о системе BFR» . SpaceNews . Проверено 7 апреля 2018 года .
  49. Тодд, Дэвид (20 ноября 2012 г.). «Маск делает ставку на многоразовые ракеты, сжигающие метан, как шаг к колонизации Марса» . FlightGlobal Hyperbola . Проверено 22 ноября 2012 года . Новый двигатель верхней ступени Raptor, вероятно, будет только первым двигателем в серии двигателей lox / methane.
  50. ^ Гвин Шотуэлл (21 марта 2014). Трансляция 2212: Специальное издание, интервью с Гвинн Шотвелл (аудиофайл). Космическое шоу. Событие происходит в 21: 25–22: ​​10. 2212. Архивировано из оригинала (mp3) 22 марта 2014 года . Проверено 22 марта 2014 . мы фокусируемся на полном размере Raptor
  51. ^ "Космический центр НАСА Стеннис для тестирования систем ракетных двигателей следующего поколения SpaceX" . Управление развития Миссисипи. 23 октября 2013 . Проверено 27 октября 2013 года .
  52. ^ «Кокран: решение Space-X - хороший знак для роста рабочих мест в Южном Миссисипи» . Сенатор Кокран. 23 октября 2013 . Проверено 27 октября 2013 года .
  53. ^ a b Мессье, Дуг (23 октября 2013 г.). «SpaceX проведет испытания двигателей Raptor в Миссисипи» . Параболическая дуга . Проверено 23 октября 2013 года .
  54. ^ a b Угадай, Натали (21 апреля 2014 г.). «НАСА и SpaceX перерезают ленту, чтобы начать партнерство по тестированию» . MS EIGS . Проверено 22 апреля 2014 года .
  55. ^ "Начальник силовой установки SpaceX поднимает толпу в Санта-Барбаре" . Пасифик Бизнес Таймс . 19 февраля 2014 . Проверено 22 февраля 2014 года .
  56. ^ Батлер, Эми; Свитак, Эми. «AR1 против Raptor: новая ракетная программа, вероятно, будет противопоставлять керосин метану» (2014–06–09). Авиационная неделя и космические технологии.SpaceX разрабатывает Raptor как двигатель многоразового использования для тяжелого транспортного средства Mars, первая ступень которого будет иметь тягу в 705 тонн (6910 кН; 1550 000 фунтов силы), что делает его «немного больше, чем двигатель Apollo F-1». 'Том Мюллер, вице-президент SpaceX по разработке двигателей, сказал во время конференции по космическим двигателям в прошлом месяце в Кельне, Германия. Вакуумная версия рассчитана на тягу в 840 тс (8 200 кН; 1 900 000 фунтов силы) при 380 с (3700 м / с). удельного импульса. Компания тестирует компоненты субшкалы с использованием испытательного стенда E-2 в космическом центре НАСА Стеннис в Миссисипи, говорит пресс-секретарь Стенниса Ребекка Стрекер. ... Мюллер сказал, что многие люди спрашивают, почему компания перешла на метан для своей ракеты на Марсе. С учетом возможности повторного использования исследования затрат SpaceX показали, что ««Безусловно, наиболее рентабельным топливом для использования является метан», - сказал он, производство которого на Марсе будет проще, чем получение водорода.
  57. ^ "Ветер поднимается в SpaceX" . SpaceNews . 24 декабря 2015 . Проверено 26 декабря 2015 года .
  58. ^ «Подготовленные SpaceX свидетельские показания Джеффри Торнбурга» . SpaceRef . 26 июня 2015.
  59. ^ «Стеннис установлен для загруженного расписания испытаний на 2016 год» (PDF) . Лагниаппе . НАСА - Космический центр Джона К. Стенниса. Февраль 2016. с. 3 . Проверено 2 марта +2016 . После завершения успешной серии испытаний в 2014 и 2015 годах компонентов для нового ракетного двигателя Raptor, разрабатываемого SpaceX, также есть надежда на дополнительные соглашения об испытаниях с компанией.
  60. ^ Маск, Э. (6 января 2015 г.) «Тяга к весу оптимизируется для удивительно низкого уровня тяги, даже с учетом дополнительной массы водопровода и конструкции для многих двигателей. Похоже, что сила чуть больше 230 тонн (2300 кН). ; 510 000 фунтов f ) метрических тонн (~ 500 кгс) тяги на двигатель, но у нас их будет много :) » Reddit.com
  61. ^ Как (и почему) SpaceX будет колонизировать Марс , по состоянию на 19 августа 2015 г. Маск: « Критическими элементами решения являются возможность многократного использования ракет и низкая стоимость топлива (CH4 и O2 при соотношении O / F ~ 3,8). конечно, создание возвратного топлива на Марсе, который имеет удобную атмосферу CO2 и много H2O, замороженного в почве ».
  62. ^ "SpaceX, чтобы испытать метановый ракетный двигатель в Мисс" . Пчела Сакраменто . 22 апреля 2014. Архивировано из оригинала 29 апреля 2014 года.
  63. ^ SpaceX Коммерческая Spaceflight архивации 22 марта 2015 в Wayback Machine , Гаррет Райзман, будущее в космических операций (FISO) коллоквиума, 2014-08-27, Проверено 28 августа 2014.
  64. Бергер, Эрик (10 августа 2016 г.). «SpaceX отправила свой марсианский двигатель в Техас для испытаний» . Ars Technica . Дата обращения 17 августа 2016 .
  65. Маск, Илон (26 сентября 2016 г.). «Бриллианты Маха» . Twitter.com . Архивировано из оригинального 26 сентября 2016 года . Проверено 26 сентября 2016 года .
  66. Маск, Илон (26 сентября 2016 г.). «Силовая установка SpaceX только что произвела первое срабатывание межпланетного транспортного двигателя Raptor» . Twitter.com . Архивировано из оригинального 26 сентября 2016 года . Проверено 26 сентября 2016 года .
  67. Маск, Илон (26 сентября 2016 г.). «Производственная цель Raptor - удельный импульс 382 секунды и тяга 3 МН (~ 310 метрических тонн) при давлении 300 бар» . Twitter.com . Архивировано из оригинального 26 сентября 2016 года . Проверено 26 сентября 2016 года .
  68. Маск, Илон (26 сентября 2016 г.). «Давление в камере почти в 3 раза больше, чем у Merlin, поэтому двигатель примерно такого же размера для данного отношения площадей» . Twitter.com . Архивировано из оригинального 26 сентября 2016 года . Проверено 26 сентября 2016 года .
  69. Маск, Илон (26 сентября 2016 г.). «382s имеет вакуумное сопло с соотношением площадей 150 (или атмосферное давление на Марсе). По ВТ будет превышать спецификации для обеих версий» . Twitter.com . Архивировано из оригинального 26 сентября 2016 года . Проверено 26 сентября 2016 года .
  70. Маск, Илон (26 сентября 2016 г.). «Судя по вашим другим характеристикам, это похоже на сопло диаметром около 14 футов? Илон Маск: довольно близко» . Twitter.com . Архивировано из оригинального 26 сентября 2016 года . Проверено 26 сентября 2016 года .
  71. Маск, Илон (26 сентября 2016 г.). «Боже милостивый, это означает, что вы накачиваете до 45-50 МПа ... Неужто это будет с использованием многоступенчатых насосов? Илон Маск: да» . Twitter.com . Архивировано из оригинального 26 сентября 2016 года . Проверено 26 сентября 2016 года .
  72. Маск, Илон (26 сентября 2016 г.). «Предполагается, что 200 AR для серийного вакуумного двигателя. Dev будет до 150. Кроме того, слишком сильное разделение потоков в атмосфере Земли» . Twitter.com . Архивировано из оригинального 27 сентября 2016 года . Проверено 26 сентября 2016 года .
  73. ^ a b c d e Речь Илона Маска: «Становление многопланетным видом» , 29 сентября 2017 г., 68-е ежегодное собрание Международного астронавтического конгресса в Аделаиде, Австралия.
  74. ^ a b c d Гейнор, Филипп (9 августа 2018 г.). "Эволюция ракеты" Большой Сокол " . NASASpaceFlight.com . Проверено 17 августа 2018 года .
  75. ^ @elonmusk (22 декабря 2018 г.). «Металлургическая команда SpaceX разработала SX500 ...» (твит) - через Twitter .
  76. ^ a b c d Фуст, Джефф (15 октября 2017 г.). «Маск предлагает более подробную техническую информацию о системе BFR» . SpaceNews . Проверено 15 октября 2017 года .[первоначальные летные испытания будут проводиться] полномасштабным кораблем, совершающим короткие перелеты на несколько сотен километров по высоте и боковому расстоянию ... довольно легко на транспортном средстве, поскольку не требуется тепловой экран, мы можем иметь большое количество запасного топлива и не нуждаются в двигателях Raptor с большой площадью и дальнем космосе. ... «Тяга двигателя упала примерно пропорционально уменьшению массы транспортного средства после первого выступления на IAC», - написал Маск, когда его спросили об этом снижении тяги. Уменьшение тяги также позволяет использовать несколько двигателей, что дает машине возможность без двигателя для приземления. ... Маск с оптимизмом смотрел на расширение двигателя Raptor с его нынешней опытно-конструкторской модели до полномасштабной. «Масштабирование тяги - самая простая часть. «Раптор-разработчик очень просто масштабировать до 170 тонн», - написал он. 'Конструкция летного двигателя намного легче и жестче, и в нем особое внимание уделяется надежности ». Он добавил, что цель состоит в том, чтобы достичь «уровня безопасности пассажирских авиакомпаний» с двигателем, необходимого, если транспортное средство должно обслуживать рынки двухточечных перевозок.
  77. Илон Маск (19 июля 2017 г.). Илон Маск, Конференция по исследованиям и разработкам ISS (видео). Конференция ISS R&D, Вашингтон, округ Колумбия, США. Событие происходит в 49: 48–51: 35 . Проверено 21 сентября 2017 года . обновленная версия архитектуры Марса: потому что со времени последнего выступления она претерпела значительные изменения. ... Ключевой момент, который я понял, это как вы за это платите? Если мы уменьшим размер марсианского корабля, сделав его способным выполнять деятельность на околоземной орбите так же, как и на Марс, возможно, мы сможем заплатить за это, используя его для работы на околоземной орбите. Это один из ключевых элементов новой архитектуры. Он похож на то, что был показан на МАК, но немного меньше. По-прежнему большой, но у этого есть шанс быть реальным на экономическом фронте.
  78. Ральф, Эрик (1 февраля 2019 г.). «Генеральный директор SpaceX Илон Маск показывает фотографии первого завершенного двигателя Raptor от Starship» . TESLARATI.com . Дата обращения 1 февраля 2019 .
  79. ^ Фауст, Джефф (4 февраля 2019). «SpaceX тестирует летную версию двигателя Raptor» . SpaceNews . Проверено 5 февраля 2019 .
  80. Маск, Илон (7 февраля 2019 г.). «Raptor только что достиг уровня мощности, необходимого для Starship & Super Heavy» . Twitter.com . Архивировано из оригинала 7 февраля 2019 года . Проверено 7 февраля 2019 .
  81. Маск, Илон (7 февраля 2019 г.). «Двигатель достиг 172 мТл и давление в камере 257 бар с теплым топливом» . Twitter.com . Архивировано из оригинала 7 февраля 2019 года . Проверено 7 февраля 2019 .
  82. Маск, Илон (10 февраля 2019 г.). «Сегодня Raptor достиг 268,9 бар» . Twitter.com .
  83. ^ @elonmusk (5 января 2019 г.). «Стремление продержаться 4 недели [до первого теста хоппера], что, вероятно, означает 8 недель из-за непредвиденных проблем» (твит) - через Твиттер .
  84. Кантер, Джейк (11 января 2019 г.). «Илон Маск опубликовал фотографию своей последней ракеты, и она уже выполняет его обещание выглядеть как жидкое серебро» . Business Insider . Проверено 13 января 2019 .
  85. ^ https://www.teslarati.com/spacex-elon-musk-raptor-engine-bug-fixes/
  86. Харвуд, Уильям (27 августа 2019 г.). «SpaceX запускает звездолет« Бункер »в драматический испытательный полет» . Проверено 30 августа 2019 .
  87. Бейлор, Майкл (4 августа 2020 г.). «Starship SN5 успешно провел 150-метровые летные испытания» . Дата обращения 4 августа 2020 .
  88. ^ Ральф, Эрик. «Новости SpaceX побили мировой рекорд ракетного двигателя во время испытаний Raptor» . Тесларати . Проверено 19 августа 2020 .
  89. ^ Фауст, Джефф (5 августа 2020). «Прототип SpaceX Starship наконец-то взлетел» . SPACENEWS.com .
  90. Уолл, Майк (сентябрь 2020 г.). «Посмотрите, как прототип космического корабля SN6 Starship взлетает в тестовом полете (видео)» . SPACE.com .
  91. ^ Болонкина, Александр А. (2009). Искусственные среды на Марсе . Берлин Гейдельберг: Springer. С. 599–625. ISBN 978-3-642-03629-3.
  92. ^ Фауст, Джефф (29 сентября 2017). «Маск представляет обновленную версию гигантской межпланетной системы запуска» . SpaceNews . Проверено 1 октября 2017 года .
  93. ^ a b «Завершено полное испытание двигателя Raptor Vacuum на заводе по разработке ракет SpaceX в МакГрегоре, штат Техас» . SpaceX . 24 сентября 2020 . Проверено 25 сентября 2020 года .
  94. ^ a b c «Вакуум Isp Raptor на уровне моря составляет ~ 350 секунд, но ~ 380 секунд с более крупной форсункой, оптимизированной для вакуума» . Проверено 11 сентября 2019 года .
  95. ^ @elonmusk (14 октября 2019 г.). «Версия 1.0 Raptor Vac не оптимальна, поскольку оптимизирована для скорости разработки. Isp может быть от 365 до 370 секунд» (твит) - через Twitter .
  96. ^ @elonmusk (14 октября 2019 г.). «Кроме того, мы сохраняем достаточно низкую площадь, чтобы запускать Raptor Vac на уровне моря без разделения потока, так что многое остается на столе» (твит) - через Twitter .
  97. ^ "SpaceX, Orbital ATK + Blue Origin, подписанный SMC для прототипов силовых установок" . Satnews Daily . 13 января 2016 . Проверено 7 февраля +2016 .
  98. Рианна Харпер, Джон (11 февраля 2016 г.). "ВВС излагает планы будущих космических запусков" . Национальная оборона . Проверено 12 февраля +2016 .
  99. ^ «Контракты: ВВС» . Пресс-релиз Министерства обороны США по контрактам . 19 октября 2017 . Проверено 6 февраля 2018 .Корпорация Space Exploration Technologies Corp., Хоторн, Калифорния, получила модификацию стоимостью 40 766 512 долларов (P00007) за разработку прототипа ракетной двигательной установки Raptor для программы Evolved Expendable Launch Vehicle. Работы будут проводиться в космическом центре НАСА Стеннис, штат Миссисипи; Хоторн, Калифорния; МакГрегор, Техас; и база ВВС Лос-Анджелес, Калифорния; Ожидается, что он будет завершен к 30 апреля 2018 года. На момент присуждения гранта выделены средства на исследования, разработки, испытания и оценку в 2017 финансовом году в размере 40 766 512 долларов США. Контрактом является Управление предприятия по запуску систем Центра космических и ракетных систем, авиабаза Лос-Анджелес, Калифорния (FA8811-16-9-0001).
  100. ^ "Сокол 9" . [SpaceX] . Дата обращения 4 мая 2016 .
  101. ^ "Falcon Heavy" . [SpaceX] . Дата обращения 4 мая 2016 .
  102. ^ Ферстер, Уоррен (17 сентября 2014). "ULA инвестирует в двигатель Blue Origin в качестве замены RD-180" . Космические новости . Проверено 19 сентября 2014 года .
  103. ^ а б в «РД-171М» . НПО Энергомаш . Проверено 30 июня 2015 года .
  104. ^ а б в «РД-180» . НПО Энергомаш . Проверено 30 июня 2015 года .
  105. ^ а б в «РД-191» . НПО Энергомаш . Проверено 7 апреля 2016 года .
  106. ^ а б в «НК-33» . Astronautix.com . Проверено 1 апреля 2015 года .
  107. ^ "F-1" . Astronautix.com. Архивировано из оригинала 9 ноября 2013 года . Проверено 2 ноября 2013 года .
  108. ^ "SSME" . Astronautix.com . Проверено 2 ноября 2013 года .
  109. ^ "Энциклопедия астронавтики: SSME" . Проверено 7 июля 2014 .
  110. ^ «Мерлин 1С» . Astronautix.com . Проверено 2 ноября 2013 года .
  111. ^ a b Мюллер, Томас (8 июня 2015 г.). «Является ли отношение тяги к массе SpaceX Merlin 1D более 150 правдоподобным?» . Дата обращения 9 июля 2015 .
  112. ^ a b «Страница продукта SpaceX Falcon 9» . Проверено 30 сентября 2016 года .
  113. ^ Элон Маск на Twitter: SN40 собирается быть испытана и имеет несколько модернизаций более бар двигателя 330. Для справки, 330 бар на Raptor дает ~ 225 тонн (полмиллиона фунтов) силы.
  114. ^ "Сделать людей многопланетными видами" (PDF) . SpaceX . 28 сентября 2016 года Архивировано из оригинального (PDF) 28 сентября 2016 года . Проверено 28 сентября 2016 года .
  115. ^ Илон Маск в Твиттере: 3 хищника, оптимизированные для уровня моря, 3 хищника, оптимизированные для вакуума (большое сопло)
  116. Ральф, Эрик (16 февраля 2019 г.). «Сообщения о вакансиях в SpaceX подтверждают, что сверхтяжелый ускоритель Starship будет построен в Техасе» . Тесларати . Проверено 17 февраля 2019 . Производители будут работать над созданием основного корпуса космических кораблей Starship и Super Heavy на строительной площадке SpaceX в Южном Техасе. [включая] бак (цилиндрическую конструкцию), переборки баков и другие большие сопутствующие конструкции для конструкции лётных изделий обоих транспортных средств.

Внешние ссылки [ править ]

  • Испытание двигателя SpaceX Raptor 25 сентября 2016 г. , SciNews , видео, сентябрь 2016 г.
  • Графические процессоры на Марс: полномасштабное моделирование марсианского ракетного двигателя SpaceX , Адам Лихтл и Стивен Джонс, конференция по технологиям графических процессоров , весна 2015 г.